maritime robotx challenge 2018 への取り組み -...
Post on 16-Jul-2020
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Maritime RobotX Challenge 2018
への取り組み
OUXT Polaris
田中 良道
1
●自律走行船の国際コンテスト
●世界中から全12チーム参加
●日本からはOUXT Polarisのみ参加
●水上/水中タスク+広報+論文により採点
●船体はWAM-Vを使用
● 12月 ハワイで開催
Maritime RobotX Xhallenge
2OUXT Polarisの歴史とチーム構成
2014年@Singapore
6位入賞
2018年@Hawaii
日本唯一の出場
• 大阪大学• 大阪府立大学• 東京大学• 筑波大学• 神戸大学• 富山高専• 九州工業大学
競技会経験者 約20名
+社会人数名
3タスク概要
1. Demonstrate Navigation Control
ブイ間直進
2. Entrance and Exit Gates
特定ゲートの認識+通過
3. Station Keeping
定点保持
4. Avoid Obstacles
障害物回避
5. Find Totems
目的地の検出
6. Scan the Code
灯台認識
7. Identify Symbols and Dock
自動入出港
8. Detect and Deliver
玉入れタスク
9. Underwater Ring Recovery
水中リング回収
4タスク詳細
Start Goal
1. Demonstrate
Navigation Control
ブイ間直進
競技参加のための絶対条件
2. Entrance and Exit Gates
ビーコン認識 ⇒ ゲート選択
灯台色認識 ⇒ 旋回方向決定
5タスク詳細
4. Avoid Obstacles
次タスク実行エリアまで
障害物回避して移動
5. Find Totems
当日指定の経路を航行
ex.) 赤⇒右旋回
緑⇒左旋回
Task
Area
6タスク詳細
6. Scan the Code
色の変化する灯台
指定のタイミングで色認識
7. Identify Symbols and Dock
指定の色・形状のドックへ
自動で入港 ⇒ 出港
RED !!
Do
ck
1 Do
ck
2
7タスク詳細
8. Detect and Deliver
指定の色・形状の箱へ
ボールを投げ入れる
9. Underwater Ring Recovery
水中リングの回収
潜水艇を船から投下・回収
8ハードウェア構成
GPS,船速計:自己位置推定
IMU :制御,自己位置推定
AI Pilot:広域マッピング
VLP-16:足回りマッピング
Dynamixel:操舵制御
Web Camera:認識系
プロセッサはJetson数台(AI Box)を予定
9システム概要
制御モジュール 認識モジュール 判断モジュール
並進・回転速度制御
自己位置船速推定
経路計画
障害物認識
ミッションプランナー
環境地図作成
操舵システム
IMU・GPS
3D LiDAR
現在値
観測データ
点群データ
目標船速
自己位置
船速
物体認識結果
目標地点
環境地図
10制御手法
計測
IMU⇒速度情報(積分)
GPS ⇒ GPS座標
パーティクルフィルタで統合
絶対位置・姿勢現在速度
制御
ミッションプランナー(状態機械)
定点キープモード
通常航行モード
操舵を行うHolonomicな系として制御
操舵を行わないNon-Holonomicな系として制御
11定点キープと通常航行の制御手法
位置制御器(PID)
速度制御器(PID)
IK計算
制御対象
位置・速度推定器(PF)
位置指令値
速度指令値
位置現在値
速度現在値
12物体認識
1. Euclidean Clustering
2. ROIの切り取り
3. CNNによる識別
1.三次元座標計測(クラスタリング処理)
3. ROI抽出
2.座標変換
Kerasで4層CNNを実装
実物 + シミュレータよりデータ生成
判定精度
Positive判定 約90%
Negative判定が悪い…orz
13自律航行船開発の大変さ…
実機の組み立て
実験場所の確保
実は…台風被害も…
地上の移動ロボットより天候の影響を大きく受ける
シミュレータの
重要性
14OSRFのシミュレータ VMRC
2018年 8月末(27日頃)リリース!!
!!早速使ってみよう!!
操舵用のジョイント追加
センサ類の修正・追加
風・波もシミュレート
15
DEMO Time
16追加実装・修正が必要なもの
Gazeboのモデル変更が結構大変
Xactoの書き方・ファイル構成までかなり変更があった
Navigation Stack は組み込み(Jetsonには少し重い)
より単純なパスプランナを目下実装中!
レンダリングはGazebo以外の方が良い…?
最近はNvidiaからROS対応のシミュレータも出そう!
ros_controlは低レイヤーでは使いづらい…orz
設計思想は真似る…が,制御はMATLABを使用
17スポンサー様
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